يجري الجيش الأميركي حاليا اختبارات لنماذج أولية من الساعات الخفيفة والنحيفة التي تقدم عروضا ملونة. وتثبت هذه الشاشة على مواد مرنة موضوعة داخل علبة بلاستيكية ويمكن ارتداؤها على معصم اليد لعرض أفلام الفيديو والمعلومات الأخرى. وتستخدم الشاشة الجديدة مواد فوسفورية متطورة تعمل بكفاءة في تحويل الكهربائية إلى أضواء خضراء وحمراء وزرقاء، والتي تعني حاجة الشاشة إلى قدر ضئيل من الطاقة للعمل.
وتستخدم غالبية الهواتف الجوالة وأجهزة التلفزيون اليوم شاشات الكريستال السائل التي يتم التحكم فيها عبر الإلكترونيات المثبتة على الزجاج. ولكن، وبهدف صنع شاشات أكثر كفاءة في استهلاك الطاقة التي يعمل بواسطة الإلكترونيات المرنة، الأخف وزنا وغير القابلة للكسر مثل الزجاج، تحولت الكثير من الشركات إلى الصمامات الثنائية العضوية الباعثة للضوء OLED. وتحل البيكسلات في شاشات الصمامات الثنائية الباعثة للضوء محل طبقات الإلكترونات والمرشحات في شاشات الكريستال السائل بجزيئات صبغية عضوية تطلق ضوءا استجابة للتيار الكهربي.
* شاشات مرنة
* بالنسبة للمستهلكين، فإن شاشات الصمامات الثنائية الباعثة للضوء تعد بإمكانية بناء كومبيوترات محمولة ذات شاشات أجمل لا تستنزف البطاريات ولن تتحطم عند سقوطها. لكن، حتى الآن لم تقم أي شركة بتطوير طريقة تصنيع قابلة للتطبيق بصورة اقتصادية لإنتاج شاشات الصمامات الثنائية الباعثة للضوء المرنة والتي تتمتع بحياة أطول وجودة أعلى. وقد قام الجيش الأميركي بتمويل تطوير هذه العملية بهدف تزويد الجنود بأجهزة اتصال خفيفة يمكنها عرض الخرائط وأفلام الفيديو دون الحاجة إلى إضافة المزيد من الثقل عليهم.
الشاشات الجديدة تستخدم الصمامات ثنائية الباعث التي طورتها شركة «يونيفرسال ديسبلاي» في مدينة إوينغ، بولاية نيو جيرسي وتم إعدادها على أجهزة تحكم إلكترونية مدعومة برقاقات معدنية طورتها شركة «إل جي ديسبلاي» في مقراتها في سيول بكوريا الجنوبية. وقد تم تصميم الجهاز من قبل شركة «إل3 ديسبلاي سيستمز» في ألفاريتا بولاية جورجيا. ويبلغ حجم الشاشة 4.3 بوصة.
وفي إطار تجربة الجهاز، قام الجيش الأميركي باستخدام الجهاز لعرض بعض أفلام الفيديو الواقعية من طائرات من دون طيار. وتقول جانيس ماهون، نائب رئيس التطوير التكنولوجي في شركة «يونيفرسال ديسبلاي»: «إن هذه النماذج تمثل تقدما رئيسيا مستمرا على الكثير من الجبهات». وتضم هذه الجبهات مواد الصمامات الثنائية باعثة الضوء، والإلكترونيات التي تتحكم فيها وتجميع الجهاز.
الجيل الأول الجديد من مواد الصمامات الثنائية باعثة الضوء المستخدمة اليوم في شاشات الهواتف الخلوية المدعومة بالزجاج وبعض التلفزيونات الصغيرة يمكنه تحويل 25 في المائة فقط من التيار الكهربائي إلى ضوء، أما الباقي فيتبدد في صورة حرارة، وتقوم شركة «يونيفرسال ديسبلاي» بتصميم وتطوير المواد التي تعمل عبر آليات مختلفة ولديها كفاءة نظرية 100 في المائة.
النماذج التي يستخدمها الجيش تستخدم نطاقا كاملا من المواد الفوسفورية، ولم تتحدث الشركات بشأن استهلاك الطاقة لكن ماهون أشارت إلى أن الشاشات المصنعة من هذه المواد تستهلك ربع الطاقة المستخدمة في شاشات الصمامات الثنائية الباعثة للضوء - وفقا لما جاء في مجلة «تكنولوجي ريفيو» الإلكترونية..
* صمامات باعثة للضوء
* وتستخدم شاشات الهواتف الجوالة في «سامسونغ»، أكبر مصنع لشاشات الصمامات الثنائية الباعثة للضوء، المواد الفوسفورية الحمراء التي تصنعها شركة «يونيفرسال ديسبلاي» في منتجاتها. وهي تقوم وكذلك الشركات الأخرى بتقييم المواد الخضراء. هذه المواد الفوسفورية ذات ضوء طاقة أعلى مثل الأزرق تميل لأن تكون أقل استقرارا خلال الوقت وأكثر بطأ في الدخول، ولم تكشف الشركات عن عمر الحياة المتوقع للشاشات الفوسفورية.
وقد استخدمت شركة «يونيفرسال ديسبلاي» طبقة باعثة للضوء لأجهزة التحكم الإلكترونية التي تنتجها شركة «إل جي ديسبلايز». وأجهزة التحكم هي مجموعة من الترانزستورات من السليكون غير المتبلور المثبتة على شريحة معدنية من الصلب بدلا من الزجاج، أما الشركات الأخرى مثل «إتش بي» «وسامسونغ»، فتطور مجموعة من ترانزستورات السليكون غير المتبلور المثبتة على ألواح من البلاستيك.
ويشكل العمل مع المعدن بعض التحديات لأن السطح خشن، وهو ما يمكن أن يعطل بنية الترانزستور، لكن المعدن قادر على تحمل درجات حرارة معالجة أعلى من البلاستيك. وهذه خاصية مهمة في ما يتعلق بتخزين السليكون، وينتج عن المعالجة عالية الحرارة لكريستالات السليكون جودة أعلى واستقرار على مدى الوقت.
ويقول نيكولاس كولانيري، رئيس مركز الشاشات المرنة في جامعة ولاية أريزونا: «كلما اتسع حجم النطاق، بدأنا في رؤية بعض الشاشات المرنة التي تعمل بصمامات ثنائية الباعث الضوئي. وتحظى شاشات الهواتف الجوالة في كل من شركتي (سوني) و(سامسونغ) بشاشات مرنة مثبتة على شرائح من البلاستيك»، ولم تفصح الشركتان بالكثير عن هذه التكنولوجيا، لكن كولانيري أشارت إلى «كونك تملك القدرة على القيام لا يعني أنك قادر على تمويل إنتاجها».
العقبة الرئيسية التي لا تزال تواجه شاشات كالنماذج التي أعدت للجيش الأميركي ستصل إلى أرفف المتاجر، لأن ترانزستورات السليكون غير المتبلور يمكن أن تصنع في درجات حرارة مناسبة للإلكترونيات المرنة، وأن صناعة شاشات الكريستال السائل خلقت الكثير من البنية التحتية لصنعها. لكن بمرور الوقت، لن تصبح الإلكترونيات الأمثل للتحكم في الصمامات الثنائية الباعثة للضوء. والتيار الكهربي اللازم لتحويل بيكسلات الصمامات الثنائية الباعثة للضوء تحرق هذه الترانزستورات، فالبيكسلات التي تعمل عادة ما تبدأ في التعطل.
وقد قامت شركة «إغنيس إنوفيشن» الكندية بتطوير برنامج وأدوات تحكم أخرى لإطالة عمر حزمة الترانزستورات عبر ضمان عدم تعطل أي من البيكسلات. ويقول كولانيري إن النماذج الأولية واعدة، ويقوم كولانيري حاليا مع مجموعة من الباحثين الآخرين بتطوير مواد ترانزستور بديلة مثل أكاسيد المعدن لصنع إلكترونيات الصمامات الثنائية الباعثة للضوء التي لا تحترق. ولم تكشف الشركات التي أعدت النماذج التجريبية للجيش إلكترونيات السليكون المعدني المستخدمة فيها، لكنها تقول إنها تفي بمتطلبات الجيش.